本文采用直接数值模拟方法求解三维可压缩Navier-Stokes方程，结合并行计算技术，模拟了来流马赫数Ma=0.7，单位雷诺数Re=50000/inch的可压缩平板边界层自然转捩到湍流的整个过程。在此基础上，探讨了可压缩平板边界层自然转捩过程中的若干流动机理。主要研究了以下问题。　　 1.根据数值模拟得到的平板边界层流速度型，对平板边界层进行了线性稳定性分析。研究了不稳定扰动波的增长率与流向波数、展向波数、时间频率等参数之间的联系。并基于边界层的线性稳定性分析结果选取了可压缩平板边界层转捩和湍流数值模拟流场入口的不稳定扰动波。　　 2.对可压缩平板边界层的自然转捩过程与湍流进行了直接数值模拟，给出了亚音速平板边界层从层流经过自然专捩发展到湍流的整个过程。直接数值模拟结果的流场统计特征(包括平均速度分布、物面摩阻系数、湍流度等)与相关理论和实验符合甚好。这些结果证实了本文所建立的数值方法和所得结果的可靠性。　　 3.在此基础上，详细地描述并研究了边界层转捩过程中拟序结构的产生和演化过程。分析了边界层内Λ涡、发卡涡、湍流斑以及湍流边界层形成的过程和演化的机理；介绍了不同扰动振幅条件下，拟序结构的不同演化形态。同时发现了发卡涡头部脱落并离开边界层的现象并探讨了该现象与边界层外层间歇性之间的联系。　　 4.探讨了拟序结构与雷诺应力，壁面摩阻分布之间的关系。发现在转捩过程中的Breakdown阶段，瞬时雷诺应力在拟序结构的周围集中，最大瞬时雷诺应力随拟序结构的演化逐渐的增大。同时发现边界层转捩过程中的拟序结构与平板表面瞬时摩擦阻力之间关系密切。通过这些结果探讨了转捩机理，并为进一步了解转捩机理提供了有效的依据。